一文读懂Redis持久化

Redis 是一个开源（ BSD 许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。它支持的数据类型很丰富，如字符串、链表、集合、以及散列等，并且还支持多种排序功能。

什么叫持久化?

用一句话可以将持久化概括为：将数据(如内存中的对象)保存到可永久保存的存储设备中。

持久化的主要应用是将内存中的对象存储在数据库中，或者存储在磁盘文件中、 XML 数据文件中等等。

也可以从如下两个层面来理解持久化：

• 应用层：如果关闭( Close )你的应用，然后重新启动则先前的数据依然存在。
• 系统层：如果关闭( Shut Down )你的系统(电脑)，然后重新启动则先前的数据依然存在。

Redis 为什么要持久化?

Redis 中的数据类型都支持 Push/Pop、Add/Remove 及取交集并集和差集及更丰富的操作，而且这些操作都是原子性的。

在此基础上，Redis 支持各种不同方式的排序。与 Memcached 一样，为了保证效率，数据都是缓存在内存中。

因为数据都是缓存在内存中的，当你重启系统或者关闭系统后，缓存在内存中的数据都会消失殆尽，再也找不回来了。

所以，为了让数据能够长期保存，就要将 Redis 放在缓存中的数据做持久化存储。

Redis 怎么实现持久化?

在设计之初，Redis 就已经考虑到了这个问题。官方提供了多种不同级别的数据持久化的方式：

• RDB 持久化方式能够在指定的时间间隔对你的数据进行快照存储。
• AOF 持久化方式记录每次对服务器写的操作，当服务器重启的时候会重新执行这些命令来恢复原始的数据，AOF 命令以 Redis 协议追加保存每次写的操作到文件末尾。

Redis 还能对 AOF 文件进行后台重写，使得 AOF 文件的体积不至于过大。

• 如果你只希望你的数据在服务器运行的时候存在，你也可以不使用任何持久化方式。
• 你也可以同时开启两种持久化方式，在这种情况下，当 Redis 重启的时候会优先载入 AOF 文件来恢复原始的数据，因为在通常情况下 AOF 文件保存的数据集要比 RDB 文件保存的数据集要完整。

如果你不知道该选择哪一个级别的持久化方式，那我们就先来了解一下 AOF 方式和 RDB 方式有什么样的区别，并且它们各自有何优劣，学习完之后，再来考虑该选择哪一种级别。

RDB 方式与 AOF 方式的优势对比

RDB 方式与 AOF 方式的优点对比

首先我们来看一看官方对于两种方式的优点描述，并做个对比，然后再看一看两种方式的缺点描述。

RDB 方式的优点：

• RDB 是一个非常紧凑的文件,它保存了某个时间点的数据集，非常适用于数据集的备份。
• 比如你可以在每个小时保存一下过去 24 小时内的数据，同时每天保存过去 30 天的数据，这样即使出了问题你也可以根据需求恢复到不同版本的数据集。
• RDB 是一个紧凑的单一文件，很方便传送到另一个远端数据中心，非常适用于灾难恢复。
• RDB 在保存 RDB 文件时父进程唯一需要做的就是 Fork 出一个子进程，接下来的工作全部由子进程来做，父进程不需要再做其他 IO 操作，所以 RDB 持久化方式可以最大化 Redis 的性能。
• 与 AOF 相比，在恢复大的数据集的时候，RDB 方式会更快一些。

当 Redis 需要保存 dump.rdb 文件时， 服务器执行以下操作：

• Redis 调用 Forks，同时拥有父进程和子进程。
• 子进程将数据集写入到一个临时 RDB 文件中。
• 当子进程完成对新 RDB 文件的写入时，Redis 用新 RDB 文件替换原来的 RDB 文件，并删除旧的 RDB 文件。

这种工作方式使得 Redis 可以从写时复制(copy-on-write)机制中获益。

AOF 方式的优点：

• 使用 AOF 会让你的 Redis 更加耐久。
• 你可以使用不同的 Fsync 策略：无 Fsync、每秒 Fsync 、每次写的时候 Fsync 使用默认的每秒 Fsync 策略。

Redis 的性能依然很好( Fsync 是由后台线程进行处理的，主线程会尽力处理客户端请求)，一旦出现故障，你最多丢失 1 秒的数据。

• AOF文件是一个只进行追加的日志文件，所以不需要写入 Seek，即使由于某些原因(磁盘空间已满，写的过程中宕机等等)未执行完整的写入命令，你也可使用 redis-check-aof 工具修复这些问题。
• Redis 可以在 AOF 文件体积变得过大时，自动地在后台对 AOF 进行重写： 重写后的新 AOF 文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。

整个重写操作是绝对安全的，因为 Redis 在创建新 AOF 文件的过程中，会继续将命令追加到现有的 AOF 文件里面，即使重写过程中发生停机，现有的 AOF 文件也不会丢失。

而一旦新 AOF 文件创建完毕，Redis 就会从旧 AOF 文件切换到新 AOF 文件，并开始对新 AOF 文件进行追加操作。

• AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作，这些写入操作以 Redis 协议的格式保存。

因此 AOF 文件的内容非常容易被人读懂， 对文件进行分析(parse)也很轻松。导出(export) AOF 文件也非常简单。

举个例子，如果你不小心执行了 FLUSHALL 命令，但只要 AOF 文件未被重写，那么只要停止服务器， 移除 AOF 文件末尾的 FLUSHALL 命令，并重启 Redis ，就可以将数据集恢复到 FLUSHALL 执行之前的状态。

优点对比总结：

• RDB 方式可以保存过去一段时间内的数据，并且保存结果是一个单一的文件，可以将文件备份到其他服务器，并且在回复大量数据的时候，RDB 方式的速度会比 AOF 方式的回复速度要快。
• AOF 方式默认每秒钟备份 1 次，频率很高，它的操作方式是以追加的方式记录日志而不是数据，并且它的重写过程是按顺序进行追加，所以它的文件内容非常容易读懂。

可以在某些需要的时候打开 AOF 文件对其编辑，增加或删除某些记录，最后再执行恢复操作。

RDB 方式与 AOF 方式的缺点对比

RDB 方式的缺点：

• 如果你希望在 Redis 意外停止工作(例如电源中断)的情况下丢失的数据最少的话，那么 RDB 不适合你。

虽然你可以配置不同的 Save 时间点(例如每隔 5 分钟并且对数据集有 100 个写的操作)，但是 Redis 要完整的保存整个数据集是一个比较繁重的工作。

你通常会每隔 5 分钟或者更久做一次完整的保存，万一 Redis 意外宕机，你可能会丢失几分钟的数据。

• RDB 需要经常 Fork 子进程来保存数据集到硬盘上，当数据集比较大的时，Fork 的过程是非常耗时的，可能会导致 Redis 在一些毫秒级内不能响应客户端的请求。

如果数据集巨大并且 CPU 性能不是很好的情况下，这种情况会持续 1 秒，AOF 也需要 Fork，但是你可以调节重写日志文件的频率来提高数据集的耐久度。

AOF 方式的缺点：

• 对于相同的数据集来说，AOF 文件的体积通常要大于 RDB 文件的体积。
• 根据所使用的 Fsync 策略，AOF 的速度可能会慢于 RDB。在一般情况下，每秒 Fsync 的性能依然非常高，而关闭 Fsync 可以让 AOF 的速度和 RDB 一样快，即使在高负荷之下也是如此。

不过在处理巨大的写入载入时，RDB 可以提供更有保证的最大延迟时间(Latency)。

缺点对比总结：

• RDB 由于备份频率不高，所以在回复数据的时候有可能丢失一小段时间的数据，而且在数据集比较大的时候有可能对毫秒级的请求产生影响。
• AOF 的文件提及比较大，而且由于保存频率很高，所以整体的速度会比 RDB 慢一些，但是性能依旧很高。

RDB 与 AOF 工作原理

        

AOF 重写和 RDB 创建快照一样，都巧妙地利用了写时复制机制：

• Redis 执行 fork() ，现在同时拥有父进程和子进程。
• 子进程开始将新 AOF 文件的内容写入到临时文件。
• 对于所有新执行的写入命令，父进程一边将它们累积到一个内存缓存中，一边将这些改动追加到现有 AOF 文件的末尾，这样即使在重写的中途发生停机，现有的 AOF 文件也还是安全的。
• 当子进程完成重写工作时，它给父进程发送一个信号，父进程在接收到信号之后，将内存缓存中的所有数据追加到新 AOF 文件的末尾。
• 现在 Redis 原子地用新文件替换旧文件，之后所有命令都会直接追加到新 AOF 文件的末尾。